一种用于通信基站的混合能源管理系统的制作方法

本发明涉及一种用于通信基站的混合能源管理系统。

背景技术：

全球目前有60万以上通信站点处于无市电或者市电不稳定的状态，很多国家和地区没有电网覆盖，随着通信行业的不断发展，尤其是在发展中国家以及众多远郊地区，如何为通信基站提供稳定的电力供应已经成为困扰运营商的主要问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于通信基站的混合能源管理系统，其节能环保，可显著降低通信基站的运营维护成本。

实现上述目的的一种技术方案是：一种用于通信基站的混合能源管理系统，包括监控器和直流母线、以及可向所述直流母线供电的分布式能源发电系统、柴油发电机组和蓄电池模块；

所述监控器控制所述分布式能源发电系统通过所述直流母线供电优先向负载供电，并通过所述直流母线向所述蓄电池模块充电；

所述监控器在所述分布式能源发电系统发电量低于维持所述直流母线额定电压所需要的电量时，启动所述蓄电池模块通过所述直流母线向所述负载供电；

所述监控器在所述蓄电池模块的电压低于低电压阈值时，启动所述柴油发电机组通过所述直流母线向所述负载供电及向所述蓄电池模块充电；

所述监控器在所述蓄电池模块电量充满时，使所述柴油发电机组关闭，由所述分布式能源发电系统和/或所述蓄电池模块通过所述直流母线向所述负载供电。

进一步的，所述分布式能源发电系统通过分布式发电接入装置连接所述直流母线；所述蓄电池模块通过依次串联的电池开关箱、电流采样器和电池变流器连接所述直流母线；所述柴油发电机组通过柴发整流器连接所述直流母线；

所述分布式发电接入装置、所述电池开关箱、所述电流采样器、所述电池变流器、所述柴发整流器均连接所述监控器。

再进一步的，所述分布式能源发电系统为光伏发电系统，所述分布式发电接入装置为光伏变流器。

再进一步的，所述分布式能源发电系统为风力发电系统，所述分布式发电接入装置为风电整流器。

再进一步的，所述电池开关箱内设有熔断器，所述熔断器在所述蓄电池模块的电压低于低电压阈值，且所述柴油发电机组启动失败时熔断。

进一步的，所述直流母线的输出端设有电压采样装置以及与所述电压采样装置串联的直流负载开关，所述直流负载开关上配有直流浪涌保护器，所述电压采样装置连接所述监控器。

进一步的，所述直流母线的输出端连接逆变器以及与所述逆变器串联的交流负载开关，所述交流负载开关上配有交流浪涌保护器，所述逆变器连接所述监控器。

进一步的，所述监控器连接人机对话模块。

进一步的，所述监控器连接远程监控系统。

进一步的，所述直流母线向所述蓄电池模块的充电，分为恒流充电阶段、恒压充电阶段和浮充充电阶段。

采用了本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统，包括监控器和直流母线、以及可向所述直流母线供电的分布式能源发电系统、柴油发电机组和蓄电池模块；所述监控器控制所述分布式能源发电系统通过所述直流母线供电优先向负载供电，并通过所述直流母线向所述蓄电池模块充电；所述监控器在所述分布式能源发电系统发电量低于维持所述直流母线额定电压所需要的电量时，启动所述蓄电池模块通过所述直流母线向所述负载供电；所述监控器在所述蓄电池模块的电压低于低电压阈值时，启动所述柴油发电机组通过所述直流母线向所述负载供电及向所述蓄电池模块充电；所述监控器在所述蓄电池模块电量充满时，使所述柴油发电机组关闭，由所述分布式能源发电系统和/或所述蓄电池模块通过所述直流母线向所述负载供电。其技术效果是：优先采用分布式能源发电系统向直流母线供电，同时可以实现分布式能源发电系统、柴油发电机组、蓄电池模块供电的无缝衔接，节能环保，降低基站的运营维护成本。

附图说明

图1为本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统的结构示意图。

图2为本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统中的监控主机的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统包括直流母线1、监控器6，以及与直流母线1连接的分布式能源发电系统、柴油发电机组4、蓄电池模块5。分布式能源发电系统通过分布式发电接入装置连接直流母线1。

分布式能源发电系统可以为光伏发电系统2，光伏发电系统2通过光伏变流器21连接直流母线1，光伏发电系统2配套光伏输入开关22。分布式能源发电系统可以为风力发电系统3，风力发电系统3通过风电整流器31连接直流母线1。风力发电系统3配套风电输入开关(图中未显示)。柴油发电机组4通过柴发整流器41以及与柴发整流器41配套的柴发电源配电开关42连接直流母线1。柴油发电机组4配备柴发输入开关43。蓄电池模块5通过依次串联的电池开关箱51、电流采样器52和电池变流器53连接直流母线1。电池开关箱51内部设有电池熔断器54。直流母线1的输出端设有电压采样装置11，并串联直流负载开关12，并通过逆变器13连接交流负载开关14。直流负载开关12配套直流浪涌保护器15，交流负载开关14配套交流浪涌保护器16。

监控器6通过其通信接口，同时连接光伏变流器21及光伏输入开关22和/或风电整流器31及风电输入开关、柴发整流器41以及柴发电源配电开关42、电池开关箱51、电流采样器52、电池变流器53、电压采样装置11、直流负载开关12，逆变器13、交流负载开关14、直流浪涌保护器15和交流浪涌保护器16，并位于一个控制箱7内。形成本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统中的监控主机。控制箱7内设有公共正极71和预留扩展空间72。

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统中的监控主机是一个智能控制系统，监控器6采用linux的操作系统，具有强大的通讯及控制功能。监控器6实时通过监控主机内的设备，读取分布式能源发电系统、柴油发电机组4、蓄电池模块5的数据，并对分布式能源发电系统、柴油发电机组4、蓄电池模块5进行控制；实时通过电压采集装置11，采集直流母线1的电压，通过电流采样器52采集蓄电池模块5的充放电电流，根据控制策略完成控制；本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统中的监控主机还配备了与监控器6连接的远程通讯接口，如tcp/ip接口、rs485接口或干接点等，可实现集中化管理。

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统中的监控主机具有显人机对话模块，所述人机对话模块连接监控器6。监控器6实时采集光伏变流器21和/或风电整流器31、柴发整流器41、电池变流器53、蓄电池模块5、逆变器13的数据，检测的分布式能源发电系统、柴油发电机组4、蓄电池模块5的工作状态，通过所述人机对话模块进行本地数据的显示。同时传送至远程监控系统，并在数据出现异常进行报警操作，并在存储器中进行事件记录，记录的条数大于1000条，通过监控器6可本地或远程查询事件记录。所述人机对话模块根据系统的配置，通过监控器6对分布式能源发电系统、柴油发电机组4、蓄电池模块5的参数进行设置，例如：蓄电池模块5的安时数，报警的阈值和其他的参数。

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统中的监控主机，通过监控器6对分布式能源发电系统、柴油发电机组4、蓄电池模块5进行控制，例如：柴油发电机组4的启停，电池开关箱51的通断。

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统中的监控主机的控制策略依照分布式能源发电系统供电-蓄电池模块5供电-柴油发电机组4供电的顺序。下面仅以分布式能源发电系统只有光伏发电系统2为例进行说明：

当阳光充足时，光伏发电系统2的发电量超过了维持直流母线1额定电压所需要的电量，光伏发电系统2所发出的电能，为负载提供电力也为蓄电池模块5充电，监控器6通过电流采样器51，对蓄电池模块5的充电电流进行检测，通过控制光伏变流器21完成蓄电池模块5的充电过程。

蓄电池模块5充电采用三段式充电模式，具体过程如下：

第一阶段：恒流充电阶段，通过调节蓄电池模块5的充电电压，使充电电流保持恒定，比如铅碳蓄电池模块的充电电流为0.3c，此时蓄电池模块5充入电量快速增加，蓄电池模块5电压上升。

第二阶段：恒压充电阶段。充电电压保持恒定，充入电量继续增加，充电电流下降。

第三阶段：浮充充电阶段。充电电流降至低于浮充转换电流，比如铅碳蓄电池模块的充电电流为0.01c时，蓄电池模块5转入浮充阶段。监测到蓄电池模块5转入浮充阶段约三小时后，蓄电池模块5充满。

当光伏发电系统2的发电量低于了维持直流母线1额定电压所需要的电量，由光伏发电系统2和蓄电池模块5共同为负载供电。随着蓄电池模块5的放电，直流母线1的电压会逐渐降低。

当直流母线1的电压低于低阈值电压时，监控器6启动柴油发电机组4，由柴油发电机组4驱动的柴发整流器41通过直流母线1向负载供电，监控器6控制柴发整流器41为蓄电池模块5充电。

柴油发电机组4工作时，监控器6同时监测光伏发电系统2的发电量和蓄电池模块5内的电量，当光伏发电系统2的发电量超过了维持直流母线1额定电压所需要的电量或者蓄电池模块5充满时，监控器6关掉柴油发电机组4切换至光伏发电系统2和/或蓄电池模块5供电。

当蓄电池模块5电压低至低电压阈值且柴油发电机组4启动失败时，监控器6统通过熔断器54，使蓄电池模块5与直流母线1分离，以保护蓄电池模块5不过度放电。

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统中的柴油发电机组4具有如下特点：选用高品质发动机，动力性好，可靠性高，集成化设计，可适应52℃以上的环境温度；配备燃油启动辅助装置，在-20℃的环境温度下也可启动，具有优异的冷启动性能；选用高品质发电机，按国际最高质量标准设计生产，能适应恶劣环境的全h级绝缘和最佳效率设计的绕组，尤其适合于特殊场合的应用；防音机箱用工程塑料镶边包角，防撞美观；控制屏外加装遮阳保护,防止其主控制器受阳光直射，提高防护能力；两端有拖曳口,保证机箱移动功能；采用重型钢制铰链，全新定制的双保险门锁；采用螺栓隐藏设计；机箱开门中间采用无立柱设计，便干操作人员进行机组维护；油箱设置检修口盖板，便于清洗油箱内部。

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统中的蓄电池模块5具有如下特点：深循环性能优异，满足长寿命要求；性能稳定可靠，减少维护更换费用；采用铅碳技术，更适用于风光发电储能；多元板栅合金及特殊的网格结构，延长使用寿命；自放电率低，充电接受能力强，密封反应效率高；正极铅膏中添加专用添加剂，提高充电接受能力；独特的抗板栅伸长结构，解决板栅蠕变伸长难题；室外空调柜防护等级为ip55。

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统中的光伏发电系统2具有如下特点：优化的制绒技术；浅结高方阻技术；层镀膜技术匹配精细的金属化技术；多晶硅电池平均效率达18.4％以上.且通过tuv双倍pid测试。

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统，光伏发电系统2输入电压的范围为70vdc-150vdc，光伏变流器21的效率高达97％；柴油发电机组4的交流输入电压正常工作范围宽至90vac-290vac，柴发整流器41采用全面软开关技术，效率最高可达95％以上；监控器6具有最大功率点跟踪)功能，跟踪效率大于99％；采用灵活的模块化方式设计，所有光伏变流器21、柴发整流器41和电池变流器53均采用无损热插拔技术，与直流母线1即插即用，方便维护。监控器6具有完备的保护和报警功能；监控器6具有完善的电池管理功能，可实现蓄电池模块5的三段式充电以及过放保护功能；监控器6在检测蓄电池模块5的充放电电流时，能实现温度补偿、自动调压、蓄电池模块5容量计算、设定蓄电池模块5的限流充放电、在线进行蓄电池模块5测试等功能；网络化设计，监控器6还可以配备gprs模块和dtu模块，可实现本地和远程监控，无人值守；通过直流浪涌保护器15和交流浪涌保护器16完善的交直流防雷设计，适应多雷暴地区；控制箱7采用先进的电磁兼容设计，降低本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统辐射。

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统，安全可靠，符合安全标准en60950和gb4943标准；良好的电磁兼容性；优化的系统工作方式，降低交流配电使用，最大限度利用光伏系统；系统模块化设计；柴油发电机组4加装润滑油系统长维护组件，将常规250小时的维保周期延长至1000小时以上；优先使用分布式能源发电系统，减少柴油发电机组4的开机时间，提升运行效率；基干网络的远程监控系统为主动维护提供信息以及系统分析；更便干通信基站的远程管理。

本发明的一种用于通信基站的混合能源管理系统，可降低通信基站供电成本、降低能源消耗、降低运维成本、提高无故障在线时间、改善综合成本，提供了一种可靠、环保、可扩展、高度集成、灵活便捷的通信基站供电方案解决方式，分布式能源发电系统、柴油发电机组4、蓄电池模块5工作时都可以实现无缝衔接，以最经济化的投资提供最大的工作效率，可以为基站减少最高达70％的维护费用，使得投资回报实现最佳效益。可同时适用于新建和扩建的通信基站建设地域，以此满足现有土地的合理应用及未来扩建需求。可以避免离网区域漫长等待供电网络建设，使随时随地建设通信基站成为可能。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。